焊接残余应力对结构工作的影响

《备制造技术) o 1装 2 l年第 1期

残余应力对切削加工精度的影响及消除樊雄(西工业职业技术学院，广广西南宁 5 5 0 ) 4 0 1摘要：探讨了机械制造过程中残余应力的形成原因及对机械零部件切削加工精度的影响，通过对车削、削等常用机加工过程中残铣

余应力的形成以及对加工品质、用寿命、使失效形式的分析，有针对性地采取了有效措施，小残余应力的产生，减消除残余应力， 从而改善加工品质，高工件的切削精度和使用寿命。提关键词：余应力；削加工精度；效残切时中图分类号： H1 1 T 6文献标识码： B

文章编号：6 2 5 5 2 1 )1 0 1 _ 1 7 - 4 X( 0 10 . 1 5旬3

残余应力、称内应力，指当外部载荷去掉以后，也是仍存

的，以当具有残余应力的物体受载荷时，所在物体内有的部分的工作应力，为外力所引起的应力与此残余应力之和，有的部分为其差，这样就会造成应力在物体内的分布不均。此时工作应力达到材料的屈服强度时，物体将会产生塑性变形；达到材料的断裂强度时，物体将会产生断裂，从而缩短了零件的使用寿命。

留在工件内部的应力。残余应力是由于金属内部组织，发生了不均匀的体积变化而产生的。其外界因素来自热加工和冷加工。具有内应力的工件，是处

2 结构材料中的残余应力

2.1 残余应力的定义

通常把没有外力或外力矩作用而在物体内部依然存在并保持自身平衡的应力叫做内应力 [3] 。依据德国学者E. Macherauch于1973年提出的分类方法 ，内应力可以分为以下三类：

第I类内应力（?rI）在较大的材料区域（多个晶粒范围）内几乎是均匀的。 第II类内应力（?rII）在材料较小范围（一个晶粒或晶粒内的区域）内近乎均匀。

第III类内应力（?rIII）在极小的材料区域（几个原子间距）内也是不均匀的。 图1.1给出了按上述方法分类的一种单相多晶体材料中的三类应力的物理模型 [5]。图中（x, y）处的重的内应力在y方向的分量?rT,y在数值上可用下式表述：

?r,y(x,y)??r(x,y)??r(x,y)??rTIIIIII

(x,y) (1.1)

其中 ?rI?(??df/?df)多个晶粒 (1.2) ?rII?(??df/?df)一个晶粒－?rI (1.3)

T?rIII＝（?r,y－?rI－?rII）在（x,y）点上

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接

残余应力与变形

单 位：装备制造事业部制造分厂 姓 名：马 振 峰

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接残余应力与变形

浅谈如何控制梁柱型结构的焊接残余应力与变形

摘 要：控制和预防梁柱型结构焊后残余应力和变形。采用设计措施和工艺措施并结合实际情况，确定工艺方法确保各项工艺参数，达到产品设计要求。

关键词：鱼腹式箱型中梁 组装工艺 焊接变形

前言

在焊接生产中，焊接应力与变形的产生是不可避免的，梁柱型结构的焊接残余应力与变形尤为复杂。结构中存在的焊接应力和变形会造成尺寸及形状等技术指标超差，从而降低了焊接结构的装配质量及承载能力，发生焊接变形的构件需要矫正，这就会浪费大量的工时及材料。当焊接结构变形过大而且难以矫正的时，严重的会导致构件报废，造成经济损失。因此，应对焊接残余应力与变形引起足够的重视。为预防和控制梁柱型结构焊接残余应力和变形，避免焊后大量的矫正调修工作，应根据实际情况，从设计和工艺上采取措施来控制。 一、 控制梁柱型结构焊接残余应力的措施 1． 设计措施

1） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，采用填充金属少的坡口形式。 2） 尽量避免三轴交叉的焊缝，如图1所示。

3） 在残余应力为拉应力的区域内

分类号！坐丝

密级单位代码学号１０６１８０４３３０４０７

墨麽交遥戈謦

硕士学位论文论文题目：厚板焊接残余应力有限元分析

ＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓ

＿ｎＴｈｉｃｋＰＩａｔｅＷｅＩｄｍｅｎｔ

研究生姓名：

导师姓名、职称

申请学位门类：

专业名称：

论文答辩日期王俊杰教授刘小渝工学防灾减灾及防护工程

学位授予单位

答辩委员会主席：

评阅人：

年月

摘要

随着国民经济的发展，钢结构在工业与民用建筑中的应用越来越广泛．而随着结构跨度和荷载的增加。钢板的厚度越来越厚，而厚钢板的焊接应力的理论研究则开展得不多．焊接残余应力的存在，会直接影响到钢结构的承载能力，为了保证焊接结构的安全可靠，准确的推断焊接过程中的力学行为和残余应力是十分重要的课题。本文针对这一工程实际问题主要研究了如何应用有限元模拟方法研究厚板焊接残余应力分布规律．

本文的模拟对象为厚度４０咖的焊接钢板，焊接方式为ｕ型坡口对接焊，研究的材料是Ｑ３７０ＱＥ。文中应用ＡＮＳＹＳ软件对焊接模型进行有限元建模，通过单元形心坐标比较提取焊缝处单元，利用ＡＮＳＹＳ单元生死技术和热、结构分析功能进行焊接过程仿真。焊接残余应力仿真结果相关文献结果相吻合，文中给出了沿焊缝不同方向的三维残余应力分布曲线，得出主要结论为焊接结构中最大残

铸造残余应力及时效方法 牟行辉 （陕西秦川机床工具集团有限公司，陕西 宝鸡 721009） 铸件在凝固和冷却过程中，由于各部分的冷却速度差异、收缩受阻、及组织转变引起体积变化等因素，不可避免的会产生铸造应力。如果铸造应力未得到释放，将会以残余应力的形式保留在铸件内。铸件的残余内应力越大，会使零件在放置、运转、加工和使用过程产生变形，尺寸精度降低严重时会发生开裂。 1，铸造残余应力的形成 铸造残余应力是由铸造应力未得到释放而存在于铸件内部的，铸造应力是热应力、相变应力、机械阻碍应力的代数和。[1] 1.1，热应力：铸件各部分冷却速度不同，造成各部分的收缩量不一样，但是铸件的各部分连成一个整体，因此在彼此之间会产生制约而产生应力。这种由线收缩受热阻碍引起的热应力，一般会成为铸件的残余应力。其大小与铸件的壁厚差异大小有关，铸件壁厚差异越大，残余应力就越大。 1.2，相变应力：铸件冷却过程发生固态相变的时间和程度不同，其体积变化也不一样，各处相互制约，由此会形成相变应力。相变应力一般会形成铸件的残余内应力。 1.3，机械阻碍应力：铸件冷却到弹性状态，由于受到机械阻碍而产生应力。如型砂的退让性太差，阻碍铸件收缩，会使铸件产生机械阻碍应力

江锡顺等:衬底温度对ZnS薄膜微结构和应力的影响

1121

。

衬底温度对ZnS薄膜微结构和应力的影响

江锡顺!曹春斌!蔡摘要!采用射频磁控溅射法分别在不同温度衬底

琪!宋学萍!孙兆奇

(安徽大学物理与材料科学学院 安徽合肥230039>

测量分析ZnS薄膜的微结构 XRD的X光管为Cu

靶 CuKO射线波长为0.154056nm 管压为40kV 管流为100mA 扫描方式为连续扫描 步宽为0.020 扫描速度为8.000 /min 测量衍射峰的半高宽 根据Scherrer公式可算出晶粒尺寸:

上制备了厚度为320nm的ZnS薄膜!用XRD和光学

相移技术研究了不同衬底温度下薄膜的微结构和应力"结果表明#不同温度衬底上沉积的ZnS薄膜均呈多晶状态!衬底温度由50C上升到400C的过程中!其择优取向发生了变化!晶粒有明显的生长方向$ZnS薄膜应力随着衬底温度升高逐渐减小!衬底温度在250\350C之间的ZnS薄膜应力较小且在选区内分布比较均匀"

关键词!衬底温度"微结构"应力ZnS薄膜"中图分类号!文献标识码!A0484文章编号!1001-9731#2006$07-1121-03

(1>

BcosO

式中k=

江锡顺等:衬底温度对ZnS薄膜微结构和应力的影响

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衬底温度对ZnS薄膜微结构和应力的影响

江锡顺!曹春斌!蔡摘要!采用射频磁控溅射法分别在不同温度衬底

琪!宋学萍!孙兆奇

(安徽大学物理与材料科学学院 安徽合肥230039>

测量分析ZnS薄膜的微结构 XRD的X光管为Cu

靶 CuKO射线波长为0.154056nm 管压为40kV 管流为100mA 扫描方式为连续扫描 步宽为0.020 扫描速度为8.000 /min 测量衍射峰的半高宽 根据Scherrer公式可算出晶粒尺寸:

上制备了厚度为320nm的ZnS薄膜!用XRD和光学

相移技术研究了不同衬底温度下薄膜的微结构和应力"结果表明#不同温度衬底上沉积的ZnS薄膜均呈多晶状态!衬底温度由50C上升到400C的过程中!其择优取向发生了变化!晶粒有明显的生长方向$ZnS薄膜应力随着衬底温度升高逐渐减小!衬底温度在250\350C之间的ZnS薄膜应力较小且在选区内分布比较均匀"

关键词!衬底温度"微结构"应力ZnS薄膜"中图分类号!文献标识码!A0484文章编号!1001-9731#2006$07-1121-03

(1>

BcosO

式中k=

附录

Residual Stresses

A residual stress is one that exists without external loading or internal

temperature differences on a structure or machine. It is usually a result of manufacturing or assembling operations. Sometimes it is called initial stress, and the operations, prestressing. When the structure or machine is put into service, the service loads superimpose stresses. If the residual stresses add to the service-load stresses, they are detrimental; if they subtract from the service-load stresses they are beneficial.

ABAQUS建模如何施加预应力

本文参考了百度文库中的文章：

/link?url=dt_VLOGCUf8hUo7A9THhyv7BuSHry71EbLVtBtkWpoiYtkmLxbfk0Io63jsygs6vWbFU7x22HHFv8pIGgPMYkv1lyFXWbgPJqvCodSioUqa

关键字格式：

“*initial conditions, type=stress, input=bb.dat”

上面的关键字，即绿色部分，全部插于*STEP语句之前（如下图），两语句之间不能有空格。施加预应力场只是initial conditions关键字的一个应用，详见abaqus6.8帮助文档，《ABAQUS Analysis User’s Manual》的第28.2节“initial conditions”。

实例：点焊所产生的焊点中存在着残余应力，本文就是教大家如何完成焊点残余应力的模拟。 原理说明：先在模型上施加一个任意载荷（记为状态1），可得出此载荷作用下模型上的等效节点载荷，然后通过keywords让这个等效节点载荷作用于模型上，使它与之前施加在模型上的载荷相平衡，便得到了一个位移为0的初始状态（记为状态2），该状态下，模型中含有的应力场与状态1相

附录

Residual Stresses

A residual stress is one that exists without external loading or internal

temperature differences on a structure or machine. It is usually a result of manufacturing or assembling operations. Sometimes it is called initial stress, and the operations, prestressing. When the structure or machine is put into service, the service loads superimpose stresses. If the residual stresses add to the service-load stresses, they are detrimental; if they subtract from the service-load stresses they are beneficial.